Cuando escuchas la frase «brazos en espiral» probablemente piensas en galaxias. Muchas galaxias contienen brillantes arcos de estrellas que se alejan de sus centros, incluida nuestra propia Vía Láctea. Pero no todas las galaxias tienen brazos espirales, y las galaxias no son los únicos cuerpos celestes con brazos espirales. Alrededor de un tercio de los discos protoplanetarios alrededor de estrellas jóvenes tienen brazos espirales, y ahora creemos saber por qué.
Los brazos espirales en las galaxias son causados por ondas de densidad dentro del disco galáctico. Las ondas de densidad crean una especie de efecto de atasco de tráfico, ya que las estrellas individuales entran y salen de los brazos espirales, pero se conserva la estructura espiral general. La estructura en espiral se mantiene por un aumento en la densidad del gas y el polvo en los brazos, lo que conduce a la producción de estrellas dentro de los brazos.
Los discos protoplanetarios tienen una estructura similar a las galaxias jóvenes. Ambos son un disco plano de gas y polvo que orbita alrededor de una enorme protuberancia central. Pero la diferencia de tamaño y edad significa que no podemos decir simplemente que los brazos espirales de las galaxias y los discos planetarios tienen la misma causa.
Un modelo para las espirales de discos planetarios es que forman galaxias espirales similares. Esencialmente, la inestabilidad gravitacional dentro del disco conduce a fluctuaciones de densidad que rápidamente se convierten en una estructura en espiral. El problema con esta idea es que, a diferencia de las galaxias donde las estrellas solo interactúan con la gravedad, el gas dentro del disco ejerce una presión que rompería la estructura espiral.
Otra idea es que la estructura en espiral es causada por la presencia de un gran protoplaneta. Un objeto del tamaño de Júpiter dentro de un disco planetario generaría turbulencia y atracción gravitatoria que podría causar la formación de brazos en espiral, como ondas en un estanque. El único problema con esta idea es que nunca se han visto grandes protoplanetas dentro de un disco protoplanetario en espiral. Eso es todavía.
Los astrónomos han descubierto un protoplaneta joviano que orbita una estrella joven conocida como MWC 758, que se encuentra a unos 500 años luz de la Tierra. El planeta, llamado MWC 758c, tiene el doble de la masa de Júpiter y orbita su joven estrella a una distancia de unas 100 unidades astronómicas, o más de tres veces la distancia de Neptuno al sol. El sistema de disco espiral se conoce desde hace tiempo, pero las observaciones anteriores no mostraron evidencia de un planeta. Esto se debe a que el MWC 758c es particularmente rojo, lo que significa que hace mucho frío o está cubierto de mucho polvo. Las longitudes de onda infrarrojas bajas son difíciles de observar para los telescopios terrestres debido al ruido térmico de la atmósfera terrestre. Fue necesario el interferómetro de ojos grandes (LBTI), que se especializa en observaciones infrarrojas e infrarrojas cercanas, para finalmente observar al gigante gaseoso.
El equipo planea hacer un seguimiento de sus observaciones terrestres con observaciones del Telescopio Espacial James Webb (JWST). Esto debería proporcionar imágenes más detalladas, que les ayudarán a comprender cómo se formó el planeta y las interacciones entre el planeta y la estructura espiral del sistema.
El sistema MWC 758 tiene unos pocos millones de años, pero se parece un poco a nuestro propio sistema solar. Es muy probable que el disco protoplanetario del Sol tuviera una estructura espiral similar, lo que podría haber jugado un papel importante en la formación de la Tierra.
referencia: Dong, Roping, Juan R. Nagita y Sean Brittain. «Brazos espirales en discos: ¿planetas o inestabilidad gravitatoria?» Diario astrofísico 862.2 (2018): 103.
referencia: Wagner, K, et al. «Imágenes directas y espectroscopia de un protoplaneta gigante impulsando los brazos espirales del MWC 758. » astronomía natural (2023).
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